'National University of Science and Technology MISiS'
Doi
Abstract
The effect of alloying elements (Sn, Al, Si, Mn, Zn, Ni, As) on the morphology of the liquid phase, crystallization and structure formation processes of copper alloys (Cu + alloying elements) has been investigated. All the investigated alloying elements other than nickel are revealed to rise the degree of compaction (shrinkage) of the melt (ΔJliq) and the coefficient of thermal contraction (αliq) of liquid copper alloy because of the weakening of the binding forces between the atoms of copper and alloying elements (FCu-Cu > FCu-X). Nickel reduces the liquid state parameters due to increased binding forces between Cu and X atoms (FCu-X > > FCu-Cu), as evidenced by increase in crystallization temperature of α-solid solution. All the above alloying elements, other than Ni, lower the temperature of α-solid solution crystallization start (tliq) and end (ts) and extend the temperature range of α-solid solution crystallization tliq–ts. Copper alloys have a high degree of melt compaction during crystallization (ΔJcr): the denser the alloying element (higher density), the greater the degree of compaction ΔJcr. It is most valid for Ni and least valid for Al and Si. Up to the certain content, all the alloying elements reduce the structural components to small size (α-solid solution and eutectoid).Изучено влияние легирующих элементов (ЛЭ) – Sn, Al, Si, Mn, Zn, Ni, As – на строение жидкой фазы, процессы кристаллизации и структурообразования медных сплавов (Cu + ЛЭ). Выявлено, что все исследованные ЛЭ (кроме Ni) увеличивают степень уплотнения (усадки) расплава (ΔJж) и коэффициент термического сжатия (αж) жидкого медного сплава вследствие ослабления сил связи между атомами меди и легирующих элементов (FCu–Cu > FCu–ЛЭ). Никель же уменьшает параметры жидкого состояния из-за усиления сил связи между атомами Cu и ЛЭ (FCu–ЛЭ > FCu–Cu), о чем свидетельствует повышение температуры начала кристаллизации α-твердого раствора. Все рассмотренные легирующие элементы (кроме Ni) понижают температуры начала (tл) и конца (tс) кристаллизации α-твердого раствора и расширяют его температурный интервал tл–tс. Полученные сплавы меди обладают высокой степенью уплотнения расплава при кристаллизации (ΔJкр): чем плотнее ЛЭ (больше плотность), тем выше величина ΔJкр. В наибольшей степени это относится к Ni, а в наименьшей – к Al и Si. Установлено, что все легирующие элементы до определенного их содержания измельчают структурные составляющие (α-твердый раствор и эвтектоид)
